基于探究式教学提升学生核心素养

赵琪 程宏亮

摘 要：物理教学过程培养的核心素养是中国学生科学素养的重要部分，探究式教学是培养学生核心素养的重要教学方式.本文以初中物理《光的折射》一节为例，探讨如何运用物理思维与探究式教学提升学生的核心素养.

关键词：探究式教学;核心素养;光的折射

中图分类号：G632   文献标识码：A   文章编号：1008-0333（2022）23-0110-03

收稿日期：2022-05-15

作者简介：赵琪（1994.5-），女，山西省古交人，研究生，中学三级教师，从事初中物理教学研究.

在学生学习物理知识，构建物理知识体系，走入物理知识大厦的过程中，学生逐渐形成适应社会发展和个人发展的能力和品质，而物理学科核心素养是上述过程中重要的一部分.物理核心素养分为四个方面：物理观念、科学思维、实验探究和科学态度与责任.它们是相互联系，共同发展的.探究式教学是提升物理核心素养的有效途径.探究式教学是在教师的主导下可以落实以学生为主体的教学观念，对于培养学生的科学探究能力和科学品质有着很大的帮助.人教版初中物理八上《光的折射》是经典的培养物理核心素养的教学案例.该节课将物理现象、物理观念、物理规律和拓展应用集于一体，非常值得我们深入探究.

光学现象之一《光的折射》不仅与前序内容--光的反射相互联系，同时也是后序内容--透镜成像的基础.虽然学生在学习光的反射时已然具备了一定的学习能力和基础，但这节内容对学生而言仍然是学习的重难点.为了让学生能较深层次的认识光的折射规律和解释光的折射现象，这里采用“探究式教学”的形式进行课堂教学.教学目标是通过实验，了解光的折射现象及其特点;知道光的折射现象的一些实例;能利用光的折射规律作图.

1 案例过程

1.1 创设情景，引出话题

情景设置：播放视频《小人叉鱼》.如图1.

师：为什么前两个小人将钢叉瞄准了鱼，却没有扎到鱼？而第三个小人将钢叉瞄准了鱼的下方，却扎到了鱼？

学生思考并讨论，教师引出光的折射.

探究式教学的高效开展需要提高学生的积极性，而创设生活中的情景可以提高学生的探究兴趣.“叉鱼”情景贴近生活，可以有效激发学生学习兴趣.从对比情境出发，引入能引起学生认知冲突的问题情景，可以激发学生的求知欲，使学生初步认识折射现象在生活中的应用，进而获得对生活的热爱和解决生活问题的能力.

1.2 建立模型，提出概念

情景设置：利用“光的折射”器材进行演示实验.将一束激光斜射入空的透明容器中，在P点形成光斑.

师：请同学们猜想，容器中加水后，光斑P的位置是否不变？

学生观察实验并发现，光斑的位置改变.

师：光斑位置为什么改变了，请猜想？

生：光从空气斜射入水中时，传播方向发生了偏折.

师：请同学们描述该现象.

图2生：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的这种现象叫做光的折射.如图2.

师：请同学们阅读课本P82页最上面一段话，并以光的折射图为主，认识入射光线、折射光线、法线、入射角和折射角.然后请一位同学用铅笔指认以上物理要素.

根据观察到的实验现象，建立容易理解的物理模型，让学生能够将看到的：光在空中斜射入水中时，光线发生偏折的现象以光路模型的形式表示出来.同时入射光线等概念的引出，也为折射规律的探究打下了基础.要特别指出，折射角是折射光线与法线的夹角.

1.3 科学探究，寻找规律，得出结论

师：上面的实验还有什么现象？

引导学生说出光的折射与光的反射是同时发生的，并共同回顾光的反射定律：三线共面、两线分居、两角相等和光路可逆.类比前序内容光的反射，请同学们猜想光的折射规律.探究过程从以下几方面一一展开：

[提出问题]

光的折射有着怎样的规律？

[猜想和假设]

师：请同学们猜想可能存在的规律？

生：折射光线、入射光线、法线三线共面？折射光线、入射光线总是在法线的两边？折射角、入射角总是相等？

教師将学生的猜想在黑板上记录下来，方便学生在接下来的时间里进行逐个验证.学生根据之前所学的光的反射定律来猜想光的折射规律，可使知识有连接和迁移，进一步“温故而知新”.

[设计实验]

教师先介绍实验器材：光源、底座、演示屏和玻璃砖，然后引导性提问学生，帮助学生化解难点，形成一定的实验操作思路.

师：如何证明三线共面？

生：以演示屏的中线为法线，将演示屏向后翻折，观察是否还有折射光线.

师：如何证明两角关系？如图3.

生：首先观察当光从空气斜射入玻璃时的入射角，通过后面的刻度板读出大小以及光从玻璃斜射入空气时的折射角，同样通过后面的刻度板读出大小.同时多次改变入射的角度，观察两个角的变化，是否存在某些关系.

合适的实验器材可以使得实验现象非常清楚和直观.学生在动手操作过程中有助于较为深刻地理解物理概念，发现物理规律，具备探究能力，从而提高课堂效率并更好地培养学生的物理核心素养.

[实验探究]

师：现在给同学们8min的时间，请通过实验验证自己的猜想，并完成导学案，记录表格见表1.

提醒：1.激光不要照射眼睛;2.请多次实验，避免实验结果存在偶然性.

师：实验完毕，请关闭电源.请各小组派一名代表分享结果.

生1：三线共面.两线分居.

生2：当光从空气斜射入玻璃时，光线向法线偏折，折射角小于入射角;当光从玻璃斜射入空气时，光线向远离法线的方向偏折，折射角大于入射角.当增大入射角时，反射角跟着一起增大.

师：我们深度挖掘规律，与光的反射定律相比，它们最大的区别是哪点？

生：两角不等.

师：请大家观察在哪种介质中的角比较大？

生：空气中角大.

[得出结论]

师：请同学们归纳实验结论.如图4.

生：“三线”关系：折射光线、入射光线、法线在同一平面内.折射光线、入射光线分别位于法线两侧.

“两角”关系：空气中角大;折射角随入射角的增大而增大.

[拓展延伸]

汇总规律后，教师逐步引导学生一起探究特殊情况.

演示实验1：将红色激光从水中斜射入空气，然后将绿色激光逆着折射光线的方向入射.

师：光线是否逆着原入射光线方向射出，说明了什么？

生：光路重合，说明了光折射时，光路是可逆的.

演示实验2：將红色激光从水中垂直射入空气（或将光从空气垂直射入水中）.

师：垂直入射时，入射角，反射角和折射角分别是多少度？

生：当光垂直入射时，折射角，反射角和入射角都等于0°.

师：我们可以总结为：垂直入射，三个0°.请将以上结论记录在导学案中.

得出以上结论后请各小组间交流讨论，看所得的结论是否具有普遍性.

一些同学在实验当中会观察到，当以特殊角度入射时，折射光线消失的现象，即全反射现象.这时教师要鼓励学生善于发现并敢于质疑的态度，然后简单介绍这是全反射现象，将在高中阶段进行学习，并鼓励学生在课后查阅资料进行研究.

关注到学生脑中物理知识的论证和生成是探究式教学的关键.学生通过实验亲自验证自己提出的猜想，能够极大地调动学生的积极性.学生通过观察直观的物理现象、构建简单的物理模型，发散物理思维来深化认识物理知识，有助于全面地理解光的折射现象.同时，教师也要肯定来自学生的质疑，可以培养学生正确的科学态度与责任观.

教师需把握和理解初中物理课程标准，全面钻研专业知识;还要研究学生，了解学生的学情和基础，尊重差异，尽可能关注所有学生，并多以问题引导探究和多进行实验探究活动.

参考文献：

[1] 核心素养研究课题组.中国学生发展核心素养[J].中国教育学刊，2016（10）：1-3.

[2] 张华，阮享彬.基于学习进阶的生活化物理实验教学——以“光的折射”为例[J].物理教师，2019，40（02）：33-36.

[责任编辑：李 璟]